IKONOS等高分辨率遥感技术的发展与应用分析

对以IKONOS卫星为代表的高分辨率卫星遥感技术的发展作了分析,分析了米级分辨率卫星遥感技术在20世纪90年代中后期能快速发展的原因：首先,随着“冷战”的结束,国际政治形势出现了新变化,原来被各国军事部门限制的高分辨率卫星遥感技术逐渐解禁。第二,由于技术科学的发展,特别是军事部门在高分辨率卫星遥感技术方面已历经摸索、试验期,为该技术的大范围应用创造了条件。第三,20世纪90年代之前,卫星遥感资料的用户主要是政府部门。但进入90年代以后,经济的飞速发展使得卫星遥感资料的使用者范围逐渐扩大,对卫星遥感数据的需求量日益增加,这为卫星遥感技术创造了商业化运作条件。另外分析了高分辨率卫星遥感数据的应用领域,包括测绘、城市规划、土地管理、环境、农业等部门,并就具体的应用前景提出见解。最后,结合高分辨率卫星遥感数据的特点,对遥感数据分类技术和数据共享问题作了探讨。     

基于资源一号02C卫星数据的矿山开发遥感调查与监测应用

利用资源一号02C卫星数据,以宁夏某重要矿集区为研究区,通过几何校正、融合等图像处理及矿区矿山地物解译标志的建立,结合实地调查,开展了矿山开发状况和矿山环境的遥感调查与监测。结果表明,资源一号02C卫星数据能够快捷、准确地监测出矿山开发及矿山环境的基本情况,为合理开发矿产资源、保护地质环境、矿山环境整治、实时矿山环境监督等提供基础资料。     

图片报道

①8月22日,国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心书记刘小波与河南省测绘地理信息局局长贾志伟共同签署了战略合作协议,双方将在测绘卫星遥感数据社会化应用推广、卫星测绘地理信息建设、科技创新与人才合作及应急测绘保障等四个方面开展进一步合作。（李小娟摄影报道）     

网格化城市管理卫星技术综合应用研究

总结了网格化城市管理新模式由数字城管向智慧城管发展、城市管理范围由建成区向城乡结合部延伸所需解决的问题及对卫星技术应用的迫切需求,结合国家在卫星遥感和卫星导航方面的技术进展,探讨了网格化城市管理卫星技术综合应用服务平台的总体架构设计和主要子系统划分,并对人员和车辆精细化管理、车载视频快速上报城市管理案件、高精度移动测量技术、基于高分辨率遥感影像的城乡结合部基础数据提取技术、基于定位实景融合技术的城管业务动态监管、实景影像动态数据更新技术等关键技术进行了具体阐述。本文的部分研究成果已经在宁波市智慧城管和杭州市实景影像系统建设中进行了示范应用,取得了良好效果。     

北京一号小卫星数据的城市景观格局监测分析——以徐州市城区为例

为了推进北京一号小卫星遥感数据在城市景观生态研究中的应用,针对其全色影像4m分辨率、多光谱影像32m分辨率的特点,试验分析北京一号小卫星影像在城市景观格局变化中的应用效果和特点。通过对不同分类器的比较,选择支持向量机分类器对多光谱影像、全色影像、全色与多光谱融合影像三个数据集进行景观组分分类,结果表明,全色与多光谱融合影像的分类精度最高。利用多时相、多光谱遥感数据统计分析了城市景观组分与格局变化,表明32m空间分辨率的多光谱影像可以用于城市景观格局变化和土地覆盖变化分析。本文全面试验和分析评价了北京一号多分辨率数据在城市景观格局研究中的应用效果。通过对同一年份全色影像和多光谱影像计算的景观格局指标的分析表明,全色数据能更有效地描述景观详细信息,多光谱数据可展现城市景观的整体格局,而融合后对景观格局分析能够获得优于单一数据的效果。试验和分析表明,北京一号小卫星4m全色高分辨率影像和32m多光谱数据的波段组合,能从不同尺度揭示城市景观格局和变化过程。     

基于独立成分分析和随机森林算法的城镇用地提取研究

城镇用地信息是联合国2030年可持续发展议程关注的重点之一。城市在世界范围内迅速扩张,快速准确地获取城镇用地信息对于政府决策具有重要作用。城镇土地覆盖信息非常复杂,包括人工建筑、树木、草地、水体等多种地表覆盖类型。基于传统人工测绘获取城镇用地信息费时费力并且难于及时更新。Landsat等遥感卫星数据为城镇用地信息提取提供了丰富的数据源。基于卫星遥感数据提取的城镇用地信息可以为未来城市的建设和管理提供基础的科学决策数据。基于监督分类方法和卫星遥感数据可快速地提取城镇用地信息,然而特征变量的选择对于高精度城镇用地信息提取尤为重要。为研究不同特征变量组合对于城镇用地信息提取的影响,以北京市为研究区,以2017年7月10日获取的Landsat 8 OLI影像为数据源,通过数据预处理、纹理提取、独立成分分析、主成分分析等得到4个维度的29个特征,选取了7种特征组合方案进行城镇用地提取。考虑随机森林算法性能稳定,分类精度高和可以方便进行特征重要性评价等优点,选择其作为监督分类算法以提取城镇用地信息,并进行了精度评定,以确定最优的城镇用地提取特征组合。研究发现：综合利用光谱特征和独立成分分析后的影像特征,提取城镇用地的总体精度为93.1%,Kappa系数为0.86,优于利用其他特征的提取结果;基于随机森林算法对数据进行训练后输出的各变量的归一化变量重要性与特征均值的标准差结果存在相似性,利用随机森林算法的变量重要性估计与特征均值折线图都可以进行变量重要性评价。     

基于ArcGIS的资源三号测绘卫星影像底图快速处理方案设计

面对迅速增长的资源三号测绘卫星的遥感影像,如何将其快速处理为影像底图,是实现资源三号测绘卫星影像快速信息服务的关键技术之一。本文针对使用传统影像处理方式进行资源三号测绘卫星底图生产时所面临的不足,采用ESRI公司最新的影像技术（包括区域网平差、镶嵌数据集、实时处理和影像服务等特性）,设计了一种基于ArcGIS的资源三号测绘卫星影像底图快速处理方案。通过实验数据的分析,本文提出的方案解决了传统影像处理中存在的问题,其处理时间只需传统方式的1/7,存储空间占用是传统方式的1/26,适用于大规模资源三号测绘卫星影像的底图生产,为资源三号测绘卫星数据快速处理、共享服务和应用提供支撑。     

资源一号卫星数据在黄河三角洲地区的应用潜力初探

本文在对我国自主获取的资源一号卫星遥感图像--1999年12月22日的黄河口零级数据预处理的基础上, 利用两种方法将它与1996年获取的高分辨率国土普查卫星全色黑白数据进行融合分析,结果提高了资源一号卫星数据的空间分辨率 ,清晰反映出孤岛镇的城镇结构、小麦长势和油井分布。另外,对1999年10月17日的资源一号卫星图像进行了分析,清晰展现了黄河北汊的淤积趋势和小清河的污染扩散。     

光学航天传感器几何建模与DEM生成新进展

高分辨率光学卫星成像系统正越来越多地应用于遥感和摄影测量领域.根据新型的高分辨率卫星影像系统主要特点及高分辨率卫星测图的关键技术的发展趋势,以第21届国际摄影测量与遥感大会"光学航天传感器几何建模与DEM生成"专题中的51篇文章为参考,总结了目前典型的光学卫星影像(主要是IRS-P5和ALOS/PRISM)的几何建模方法,影像匹配与DEM提取方法以及光学航天传感器在其他方面的应用.     

地球信息科学学报“全球卫星气候遥感数据”专辑征稿

<正>全球气候变化已成为当今全球环境外交和谈判的热点问题,也对人类生活的方方面面产生影响。卫星可以对地球系统进行连续观测,并以观测资料提取有关大气、海洋和陆地等气候参数,为气候及其变化预测提供基本观测依据。从卫星数据提取出气候数据集已成为气候学研究的主要数据源。本刊特此围绕"全球卫星气候数据集"主题征稿,内容包括:?全球气候数据集生成算法;?气候数据集验证;     

一种基于深度传递迁移学习的遥感影像分类方法

面对实际的遥感影像分类任务,采用深度神经网络的方法存在的最大问题是缺乏充足的标注样本,如何使用较少的标注样本实现较高精度的遥感影像分类,是目前需要解决的问题。ImageNet作为世界上最大的图像识别数据集,在其上训练出的模型有着丰富的底层特征。对ImageNet预训练模型进行微调是最常见的迁移学习方法,能够一定程度利用其丰富的底层特征,提高分类精度。但ImageNet影像特征与遥感影像差距较大,对分类效果提升有限。为了解决上述问题,本文基于传递迁移学习思想,结合深度神经网络,提出一种基于深度传递迁移学习的遥感影像分类方法。该方法通过构建以开源遥感场景识别数据集为源域的中间域,并以ImageNet预训练权重为源域、待分类遥感影像为目标域进行迁移学习,提高遥感影像分类精度。首先,以ImageNet预训练VGG16网络为基础,为加速卷积层权重更新而将全连接层替换为全局平均池化层,构建GAP-VGG16,使用中间域数据集训练ImageNet预训练GAP-VGG16以获取权重;然后,以SegNet网络为基础,在SegNet中加入卷积层设计了T-SegNet,以对获取的权重进一步地提取。最后,将获取的权重迁移到T-SegNet中,使用目标域数据集训练,实现遥感影像分类。本文选取Aerial Image Dataset和UC Merced Land-Use DataSet作为中间域数据集的数据源,资源三号盘锦地区影像为目标域影像,并分别选取了50%和25%数量的训练样本进行实验。实验结果表明,在50%和25%数量的训练样本下,本文方法分类结果相比SegNet的Kappa系数分别提高了0.0459和0.0545,相比ImageNet预训练SegNet的Kappa系数分别提高了0.0377和0.0346,且在样本数较少的类别上,本文方法分类精度提升更明显。     

基于多卫星遥感产品的极端降水监测研究

以中国气象局提供的地面观测站点逐小时降水数据为基准数据,综合评估了目前国际上主流的高分辨率多卫星遥感降水在2015年强台风灿鸿所带来的极端降水事件中的表现。结果表明:1所有的卫星遥感降水产品在此次极端降水事件中对实际降水都存在着低估,其中IMERG系列下经过校正的Final产品IMERG-Final-Calibrated表现得最好;2IMERG-Late-Calibrated在实时产品中表现最好,一定程度上可以满足极端降水事件监测对实时性的要求;3总的来说,在此次极端降水事件中,不管是滞时类产品还是实时类产品,IMERG系列卫星降水的表现均要好于TMPA系列下卫星降水的表现。     

卫星遥感图像空间分辨率适用性分析

从卫星遥感图像空间分辨率的定义出发,简述了影响卫星遥感图像空间分辨率的几种因素。根据各研究领域和研究层次对卫星遥感空间分辨率的不同需求,给出其相应的空间分辨率。从测绘制图的角度确定了不同比例尺地图所需要的卫星遥感图像空间分辨率大小。讨论了当前主要遥感信息源的应用范围,并结合案例对其适用性进行了分析,最后指出了卫星遥感技术目前存在的一些问题,提出了几点看法。     

中国1:25万土地覆盖遥感制图精度评价——以鄱阳湖地区为例

 全球及区域尺度的土地覆盖数据是陆地表层过程研究的重要基础。土地覆盖遥感制图是全球变化和区域可持续发展研究重要的支撑数据,制图精度评价对于数据生产者和数据用户都具有非常重要的意义。2011年在鄱阳湖地区的野外考察共采集包括定点验证、GPS以及解译标志3种类型的土地覆盖样点321个,本文利用剔除了时间差异影响后的287个土地覆盖样点,将样点的实际土地覆盖类型与遥感制图中相应位置的土地覆盖类型进行对比,并利用分层次评估法,即分别在土地覆盖一级类和二级类两个尺度上,采用正确得1分,错误得0分的计分方法,对2005年中国1:25万土地覆盖遥感制图在鄱阳湖地区的精度进行实地验证。结果表明:(1)在土地覆盖一级类型尺度上总体的制图精度为61.67%。其中,湿地/水体的制图精度为100%,农田的制图精度为98.4%,森林的制图精度为80.0%,聚落和草地的精度均低于20%。(2)在二级类型尺度上总体的制图精度为44.25%。其中,2个草地和3个森林及1个农田的二级类型的分类精度为0,旱地、城镇建设用地和农村聚落的分类精度也很低,分别为21.1%、29.0%和1.7%。实地调查发现,2005年左右的全国1:25万土地覆盖遥感制图基本上反映了鄱阳湖地区的土地覆盖状况。但是,对于一些具有过渡性质的土地覆盖类型,如森林和草地等,仅依靠遥感技术准确识别区分仍有一定的难度。     

基于多尺度对比学习的弱监督遥感场景分类

遥感场景分类作为一种理解遥感影像的重要方式,在目标检测、影像快速检索等方向有着重要的应用,当前主流的场景分类方法多关注影像深层次特征的准确提取,忽略了场景目标在不同分布尺度下的差异性。此外,有限的高质量场景标签进一步限制了模型分类性能。为了解决以上问题,本研究提出了基于多尺度对比学习的弱监督遥感场景分类方法,首先利用多尺度对比学习的自监督策略,从大量无标注数据中自动获取影像不同尺度下的特征表示。其次,基于多尺度稳健特征对分类模型利用少量标签进行微调,并结合标签传播方法生成高质量样本标签。最后,结合大量无标签数据构建弱监督分类模型,进一步提升场景分类的能力。本研究在遥感场景AID数据集和NWPU-RESISC45数据集上分别使用1%、5%和10%的标注样本下分类精度分别达到了87.7%、93.67%、95.56%和86.02%、93.15%和95.38%,在有限标注样本条件下与其他基准模型相比有着明显的优势,证明了本文模型的有效性。     

基于LCZ的城市热岛强度研究

城市热岛强度是城市热岛研究和应用中的一个重要度量指标,但其科学计算一直是该研究的难点。目前常用的基于气象站的城乡温差计算法,由于在代表城区与郊区温度的选择上存在困难,较难准确客观地计算热岛强度。为此,本文在LCZ分类体系的基础上,结合卫星遥感影像数据,将其应用于福州市的城市热岛研究中,以科学地计算城市热岛强度。研究表明,采用分层分类和人工目视解译相结合的方法能较好地实现LCZ的遥感分类,并确定出分别代表城市和郊区的地表温度,据此计算得到2015年9月27日福州的城市热岛强度为6.73 ℃,热岛效应十分显著。进一步将分类结果与遥感地表温度影像叠加,可有效地区分各地类的热特性,全面反映城市热岛的分布状况。     

大气二氧化碳遥感反演精度检验及时空特征分析（可下载全文）

 利用卫星遥感探测大气二氧化碳(CO₂)浓度,相比传统的地面观测方法,具有稳定、连续、大尺度观测等诸多优点,能更好地获得全球CO₂的时空分布与变化特征。随着卫星遥感技术的发展,一系列具备大气CO₂探测能力的卫星相继发射升空,大气制图扫描成像吸收光谱仪(SCIAMACHY)、温室气体观测卫星(GOSAT)、大气红外探测仪(AIRS)等卫星传感器,已经获得了多年的全球CO₂浓度分布产品。对这些卫星资料进行对比分析,并与本底观测数据进行全球范围的长时间序列的对比验证。研究显示,3种CO₂卫星遥感产品中,SCIAMACHY数据系统性略高于本底数据,且观测范围局限性较大;GOSAT数据稳定性较好,但系统误差较大,平均低于本底数据近9ppmv;AIRS数据产品相比前两者优势突出,单月全球覆盖率达到90%左右,与本底观测数据平均误差小于2ppmv(0.5%),相关系数达到0.9以上,能够较好地反映全球大气CO₂浓度的时空特征。卫星遥感产品与本底观测资料显示,全球CO₂浓度空间分布呈现出明显的纬度分布规律与海陆分布规律,时间变化规律方面则表现出明显的季节性周期变化。     

海岸工程变化的BJ-1遥感监测分析

 海岸工程对海岸带经济发展和生态环境影响很大。随着海岸工程建设迅猛的发展,采用遥感的方法对海岸工程变化进行遥感监测显得尤为重要。本文以北京一号小卫星(BJ-1)资料为数据源,利用多种变化监测的方法对天津港和曹妃甸港区2006年和2010年的海岸工程变化进行监测。结果显示,波段替换法与SVM分类相结合的方法在2个重点研究区域精度最高,其总体精度和Kappa系数分别为92.35%和0.7902;面向对象的方法精度和稳定性其次,其总体精度和Kappa系数分别为91.77%和0.7732。     

卷积神经网络和随机森林的城市房价微观尺度制图方法

随着中国城市化进程的加快,城市人口的大规模集聚带来了住房紧张的问题,房价政策制定的时效性与正确性也时刻吸引着社会的关注,因此在微观尺度下对房价进行精细化制图变得愈发重要。由于数据可获取性和现有模型精度的限制,目前已有研究均较少涉及微观尺度。本研究通过将房价数据和遥感影像相融合,构建了一种基于卷积神经网络（CNN）和随机森林（RF）的遥感影像挖掘模型,以实现在不考虑其他数据的情况下,精确、合理地进行房价的微观尺度制图。本文以武汉市作为研究区,在仅有房价数据和遥感影像的情况下,利用本文所构建的模型成功得到武汉市中心城区5 m精度的精细房价图。此外,还利用其他数据源以及挖掘技术与本文所构模型进行了对比分析。结果显示,本文所构建的模型获得了最高的房价模拟拟合优度（R²=0.805）,相比传统方法中的最高拟合优度（R²=0.653）其精度提升了23.28%,其制图结果可为政府部门规划决策及武汉市经济分布研究提供基础支撑。